藥物發(fā)現(xiàn)與藥物篩選

關(guān)于藥物發(fā)現(xiàn)與藥物篩選2一、藥物研究的基本過程藥物發(fā)現(xiàn)起始階段，尋找探索臨床前研究制劑、藥效、毒理

程序化研究臨床研究臨床資料臨床應(yīng)用應(yīng)用資料積累第2頁,共46頁，星期六，2024年，5月新藥研發(fā)技術(shù)路線藥物靶點研究活性化合物候選藥物化學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化臨床前研究I期臨床研究IV臨床上市新藥發(fā)現(xiàn)新藥臨床研究新藥上市中藥成分配伍研究天然產(chǎn)物研究篩選模型研究藥物活性篩選新藥設(shè)計藥物制劑研究藥物代謝研究藥物療效研究藥物制備研究質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究藥物安全評價II期臨床研究III期臨床研究中藥新藥研究

具有優(yōu)勢的領(lǐng)域；

與國外同步發(fā)展的領(lǐng)域第3頁,共46頁，星期六，2024年，5月4二、藥物發(fā)現(xiàn)的基本規(guī)律方式途徑舉例偶然發(fā)現(xiàn)

生產(chǎn)、生活奎寧、強(qiáng)心甙、……醫(yī)療實踐丙戊酸鈉、醋氨酚、……研究過程青霉素、……主動尋找（藥物篩選）理論指導(dǎo)扎那米韋、中藥……定向研究半合成抗生素……藥物篩選全新藥物……

第4頁,共46頁，星期六，2024年，5月5三、藥物發(fā)現(xiàn)的基本特點方式特點優(yōu)缺點偶然發(fā)現(xiàn)

有效不可控過程直接無規(guī)律可循機(jī)遇偶然事件主動尋找（藥物篩選）發(fā)揮人類優(yōu)勢隨機(jī)事件，規(guī)模效應(yīng)借助有利條件過程可控、條件可控選擇特定目標(biāo)績效/工作比低第5頁,共46頁，星期六，2024年，5月6新藥的類型和發(fā)現(xiàn)的特點類型創(chuàng)新特點發(fā)現(xiàn)途徑創(chuàng)新產(chǎn)品新型制劑劑型研究復(fù)方配伍理論研究新適應(yīng)癥藥物篩選部分創(chuàng)新藥物優(yōu)化結(jié)構(gòu)提高療效定向篩選機(jī)理相同結(jié)構(gòu)不同定向研究同樣機(jī)制用途不同藥物篩選創(chuàng)新藥物新靶點，新化合物新靶點，已知化合物隨機(jī)篩選已知靶點，新化合物第6頁,共46頁，星期六，2024年，5月7藥物發(fā)現(xiàn)的技術(shù)概覽生產(chǎn)生活醫(yī)療實踐定向篩選計算機(jī)輔助篩選高通量篩選超高通量篩選藥物設(shè)計藥物發(fā)現(xiàn)樣品制備組合化學(xué)天然產(chǎn)物藥理研究生物技術(shù)生物信息第7頁,共46頁，星期六，2024年，5月8四、藥物篩選的基本概念藥物篩選采用適當(dāng)?shù)姆椒?，對可能作為藥物使用的物質(zhì)（樣品）進(jìn)行生物活性、藥理作用及藥用價值的評價過程。作用評價篩選方法（模型）藥用樣品發(fā)現(xiàn)藥物第8頁,共46頁，星期六，2024年，5月9五、藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——藥物起源1神農(nóng)嘗百草的傳說

神農(nóng)乃教民播種五谷……嘗百草滋味……當(dāng)此之時，一日而遇七十毒?！痘茨献印?wù)修訓(xùn)》

神農(nóng)氏以赭鞭鞭草木，始嘗百草……始有百藥。《史記·補(bǔ)三皇本紀(jì)》第9頁,共46頁，星期六，2024年，5月10藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——藥物起源2

大約古人一有病，最初只好這樣嘗一點，那樣嘗一點，吃了有毒的就死，吃了不相干的就無效，有的竟吃到了對癥的好起來，于是知道這是對于某些病痛的藥。這樣積累下去，乃有草創(chuàng)的記錄，后來漸成龐大的書，如《本草綱目》就是?！斞浮赌锨槐闭{(diào)集·經(jīng)驗》

第10頁,共46頁，星期六，2024年，5月11藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——現(xiàn)代藥理學(xué)1優(yōu)勢和局限性擴(kuò)大藥物篩選范圍和規(guī)模降低藥物研究的風(fēng)險種屬差異和病理變化的特殊性技術(shù)要求高，病理模型有限

實驗動物的應(yīng)用正常動物模型病理動物模型自發(fā)性病理動物模型實驗性病理動物模型第11頁,共46頁，星期六，2024年，5月12藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——現(xiàn)代藥理學(xué)2

組織器官實驗、分子藥理藥理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)機(jī)能實驗藥物作用機(jī)理研究病理機(jī)制研究藥理作用選擇性研究優(yōu)勢和局限性減少篩選藥物用量提高篩選效率減少動物用量和實驗干擾種屬差異和病理變化的特殊性觀察指標(biāo)局限和手工操作過程第12頁,共46頁，星期六，2024年，5月13藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——高通量藥物篩選

基本特點微量化（反應(yīng)體系、樣品用量）自動化（自動操作系統(tǒng)）大規(guī)模（數(shù)千—數(shù)萬/日）分子細(xì)胞模型（分子靶點）計算機(jī)管理（生物信息、數(shù)據(jù)處理）樣品庫（大量樣品）優(yōu)勢和局限性高效、低耗自動化程度高機(jī)理明確、結(jié)果誤差小信息量大、比較范圍大藥理作用不明確第13頁,共46頁，星期六，2024年，5月14藥物發(fā)現(xiàn)簡史

——藥物篩選方法比較

原始方法現(xiàn)代方法高通量篩選觀察對象人動物細(xì)胞、分子篩選規(guī)模零散小規(guī)模<100/日大規(guī)模>1000/日篩選方向隨機(jī)定向隨機(jī)/一藥多篩樣品用量不定1—5克1—5微克結(jié)果特點直接藥效明確機(jī)理明確第14頁,共46頁，星期六，2024年，5月15藥物發(fā)現(xiàn)簡史

—藥物篩選方法比較

原始方法現(xiàn)代方法高通量篩選基本技術(shù)人體反應(yīng)動物實驗自動化作用類型藥效學(xué)實驗藥效學(xué)分子靶點理論基礎(chǔ)臨床醫(yī)學(xué)藥理學(xué)反向藥理學(xué)篩選形式不定簡單重復(fù)系統(tǒng)篩選結(jié)果評價治療作用藥理作用作用機(jī)理第15頁,共46頁，星期六，2024年，5月16六、高通量藥物篩選——概念什么是高通量藥物篩選？

高通量藥物篩選就是應(yīng)用分子細(xì)胞水平的藥物活性評價方法（模型），通過自動化手段，對大量樣品進(jìn)行生物活性或藥理作用的檢測，發(fā)現(xiàn)新藥的過程。高通量藥物篩選的規(guī)模至少為每日篩選數(shù)千個樣品。

第16頁,共46頁，星期六，2024年，5月17高通量藥物篩選——理論基礎(chǔ)

傳統(tǒng)藥理學(xué)研究反向藥理學(xué)研究動物模型藥物作用分子靶點↓↓藥效學(xué)篩選活性化合物↓↓活性化合物作用機(jī)理研究↓↓分子細(xì)胞水平研究藥效學(xué)研究↓↓作用機(jī)理研究疾病相關(guān)動物模型研究↓↓藥物開發(fā)研究第17頁,共46頁，星期六，2024年，5月18現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)藥理學(xué)與反向藥理學(xué)傳統(tǒng)藥物的傳統(tǒng)理論現(xiàn)代藥物的藥理學(xué)基礎(chǔ)－－指導(dǎo)新藥發(fā)現(xiàn)基于靶點的藥物發(fā)現(xiàn)－－反向藥理學(xué)尚未成熟由點到面的認(rèn)識缺乏規(guī)律性認(rèn)識由靶點到效應(yīng)的規(guī)律認(rèn)識不足PharmacologyPharmacology第18頁,共46頁，星期六，2024年，5月19七、藥物靶點及其研究現(xiàn)狀藥物靶點的定義

所謂藥物靶點，簡單的定義就是指那些能夠與特定藥物特異性結(jié)合并產(chǎn)生特定作用（主要是指調(diào)節(jié)生理功能，改變病理過程，緩解疾病癥狀，治療疾病等作用）的生物大分子或特定的生物分子結(jié)構(gòu)。在上述定義中有兩個重要的前提條件，即藥物和藥物作用。沒有藥物存在或沒有認(rèn)識藥物作用之前，利用上述定義判斷藥物靶點就不適用了。因此，發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點需要在理論上和實驗方面給予全面的研究和認(rèn)識。這也是當(dāng)前許多研究人員面對人類基因組研究的成就盲目樂觀的主要原因。第19頁,共46頁，星期六，2024年，5月20藥物靶點及其研究現(xiàn)狀藥物藥物靶點生理調(diào)節(jié)解除疾病藥物靶點數(shù)據(jù)庫：E:\藥物靶點數(shù)據(jù)庫DrugTargetDatabase.htm第20頁,共46頁，星期六，2024年，5月21已知藥物靶點藥理學(xué)分類DrewsJ,RyserS.Theroleofinnovationindrugdevelopment.NatBiotechnol.1997Dec;15(13):1318-9.

靶點類型TypesofdrugtargetsNoBacterialInfections（BACTERIA）24BloodandBloodformingOrgans24FungalInfection（FUNGAL）5GastrointestinalFunction14HormonesandHormoneAntagonists46Immunomodulation16Inflammation36Neoplasticdiseases38ParasiticInfections(malaria/protozoal/helminthiasis)（PARASITICS）19RenalandCardiovascularFunctions39SynapticandNeuroeffectorJunctionalSiteandContractNervousSystem41TheVitamins10UterineMotility8ViralInfections（VIRUS）10Total（microbetargets:5817.6%;human:82.4%）330第21頁,共46頁，星期六，2024年，5月22Figure3.Moleculartargetsofdrugtherapy.Classificationaccordingtobiochemicalcriteria.Basedonamodernstandardworkofpharmacology,themoleculartargetsofallknowndrugsthathavebeencharacterizedassafeandeffectivehavebeencollectedandlistedaccordingtotheirbiochemicalnature(62).JürgenDrews.

DrugDiscovery:AHistoricalPerspective.Science2000;287(5640):1960-1964

已知藥物靶點生物學(xué)分類第22頁,共46頁，星期六，2024年，5月234.藥物靶點與新藥發(fā)現(xiàn)關(guān)于藥物靶點概念錯誤導(dǎo)致藥物研究投入增大。成功率降低藥物靶點；候選靶點；潛在靶點；

功能蛋白藥物靶點特異性靶點，主導(dǎo)靶點，優(yōu)勢靶點，非特異靶點第23頁,共46頁，星期六，2024年，5月24藥物靶點的基本特點藥物靶點根據(jù)目前已經(jīng)認(rèn)識的約500種藥物靶點進(jìn)行分析，藥物靶點必須具備的生物學(xué)特征主要表現(xiàn)在以下方面：a、屬于生物學(xué)大分子（通常為蛋白質(zhì)），可以單獨存在或形成聚合體存在；b、具有可以與其他物質(zhì)（主要是外源性或內(nèi)源性小分子物質(zhì)）相結(jié)合的部位或位點；c、該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以發(fā)生變化，而且是在與小分子結(jié)合后發(fā)生變化，正常情況下，這種變化通常是可逆的；第24頁,共46頁，星期六，2024年，5月25藥物靶點的基本特點藥物靶點d、該大分子可以通過結(jié)構(gòu)的變化，在生理條件下發(fā)揮生理調(diào)節(jié)功能，引起機(jī)體某些功能或表現(xiàn)的變化；e、該物質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化產(chǎn)生的生理效應(yīng)在復(fù)雜調(diào)節(jié)過程或作用通路中具有主導(dǎo)作用；f、病理條件下該物質(zhì)的表達(dá)、活性、結(jié)構(gòu)或特性可以發(fā)生變化，這種變化可以是原發(fā)性，也可以是繼發(fā)性的。g、在體內(nèi)可能存在內(nèi)源性與之結(jié)合的小分子（內(nèi)源性配基）或外源性配基，其配基的作用已經(jīng)被認(rèn)識。第25頁,共46頁，星期六，2024年，5月26藥物靶點及其研究現(xiàn)狀藥物靶點的分類藥物靶點：能夠與特定藥物特異性結(jié)合并產(chǎn)生治療疾病作用或調(diào)節(jié)生理功能作用的生物大分子或生物分子結(jié)構(gòu)。候選藥物靶點：符合藥物靶點的基本特點，但還沒有發(fā)現(xiàn)特異的藥物的生物大分子或生物分子結(jié)構(gòu)。潛在藥物靶點：部分符合候選靶點的條件。第26頁,共46頁，星期六，2024年，5月27藥物靶點及其研究現(xiàn)狀以上條件基本上擺脫藥物和作用的限制，可以通過對生理條件下的物質(zhì)信息進(jìn)行分析，然后判斷是否可以確定為藥物靶點。但是仍然不能保證符合條件的位點就一定是藥物靶點，仍然需要對其進(jìn)行多方面的研究。對于全部或部分滿足以上要求的蛋白質(zhì)或其他生物大分子，可以作為候選藥物靶點進(jìn)行研究，特別是需要進(jìn)行生物學(xué)的實驗研究。以上藥物靶點的基本條件實際上并不能反映藥物靶點的生物學(xué)特征，通過生物信息學(xué)技術(shù)和方法，對已知靶點的規(guī)律性分析，發(fā)現(xiàn)更多新的靶點生物學(xué)特征，如結(jié)構(gòu)特征，氨基酸序列特征等，將會有利于促進(jìn)藥物靶點的發(fā)現(xiàn)。第27頁,共46頁，星期六，2024年，5月28八、樣品數(shù)據(jù)庫信息表第28頁,共46頁，星期六，2024年，5月29高通量篩選的規(guī)模96孔微板384孔微板1536孔板第29頁,共46頁，星期六，2024年，5月30963848641536第30頁,共46頁，星期六，2024年，5月31高通量藥物篩選成本第31頁,共46頁，星期六，2024年，5月32九、高通量藥物篩選基本程序模型優(yōu)化AssayOptimization建立模型AssayDevelopment活性篩選Screening分析技術(shù)AssayTechnologies分析方法微量化AssayMiniaturization篩選結(jié)果Profiling活性化合物QualityLeads樣品準(zhǔn)備CompoundArchive第32頁,共46頁，星期六，2024年，5月33高通量藥物篩選一般過程初篩復(fù)篩深入篩選新藥開發(fā)臨床前研究臨床研究活性化合物ActiveCompounds確證篩選活性樣品Hits先導(dǎo)化合物L(fēng)eadcompounds候選藥物Candidate第33頁,共46頁，星期六，2024年，5月34十、先導(dǎo)化合物評價

(Evaluationofleadcompounds)

活性評價：分子細(xì)胞功能評價生理作用評價藥理學(xué)作用評價病理條件下評價第34頁,共46頁，星期六，2024年，5月35先導(dǎo)化合物評價（2）

(Evaluationofleadcompounds)系統(tǒng)評價：靶點作用強(qiáng)度靶點選擇性相應(yīng)作用表現(xiàn)ADME/T品質(zhì)已知同類研究地位整體動物實驗觀察第35頁,共46頁，星期六，2024年，5月36十一、關(guān)于篩選模型

(Themodelofdrugscreening)篩選模型的基本要求：與人類疾病相同和相近的病因、癥狀；有明確的觀察指標(biāo)良好的可操作性篩選模型的局限性，種屬差異，病因差異，環(huán)境差異，癥狀差異，藥物反應(yīng)差異篩選模型的研究方向反映人類疾病病因、癥狀的動物模型反映藥物作用的動物模型非動物模型第36頁,共46頁，星期六，2024年，5月37十二、藥物發(fā)現(xiàn)和研究基本模式

(Strategyfordrugdiscovery)以化合物為中心的藥物設(shè)計（compound-centereddrugdesign）

一個化合物通過多種方法中的一種進(jìn)行鑒別，并探討其生物學(xué)特征，如果該化合物表現(xiàn)出理想的藥物活性，即可進(jìn)入進(jìn)一步的開發(fā)。

第37頁,共46頁，星期六，2024年，5月38十二、藥物發(fā)現(xiàn)和研究基本模式

(Strategyfordrugdiscovery)以化合物為中心的藥物設(shè)計天然及合成的化合物天然配體的類似物第38頁,共46頁，星期六，2024年，5月39十二、藥物發(fā)現(xiàn)和研究基本模式

(Strategyfordrugdiscovery)以靶點為中心的藥物設(shè)計（target-centereddrugdesign）是目前應(yīng)用更為普遍的模式，其第一步是確定假定的藥物靶點。潛在的靶點可能是一個參與病程的受體，一種發(fā)揮關(guān)鍵作用的酶，或者是疾病通路中的另外一種重要的生物分子。一旦靶點確定，研究人員就開始尋找與靶點相互作用的化合物，如激動劑、拮抗劑、調(diào)節(jié)劑。第39頁,共46頁，星期六，2024年，5月40十二、藥物發(fā)現(xiàn)和研究基本模式

(Strategyfordrugdiscovery)以靶點為中心的藥物設(shè)計（target-centereddrugdesign）高通量篩選組